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工控板操控器-电机驱动的最大难点在于本钱和算法

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工控板操控器-电机驱动的最大难点在于本钱和算法

发布日期:2017-03-01 作者:工控板控制器 点击:

  工控板控制器-电机驱动的最大难点在于本钱和算法,其算法和精度及可靠性又密切相关。此外,电机能耗占世界能耗的一半摆布,电机功率的进步,契合节能减排的恳求。

  在咱们的家庭里边,一切的家电除了电视机以外,几乎都包括了电机:从抽油烟机、微波炉、灶具,燃气热水器、洗衣机、冰箱、空调,再到硬盘、DVD机,全都和电机有关。其他,在轿车傍边,所运用的电机数量达上百个之多。其间的很多产品(例如硬盘),对电机控制的精度和可靠性恳求非常之高。

工控板控制器


  算法和可靠性

  国内的家用电器厂商在电机的控制算法上处于弱势;而至于硬件方面,根据不相同恳求集成不相同的功用和硬件,可以进步产品的可靠性。其他,现在的一些电机驱动器件集成了MCU,这也是电机驱动的一个发展方向。根据不相同的运用需要,电机有很多的控制算法,包括:120度、150度或180度梯形波、FOC算法、无方位查看、PID调度算法等。对于电机驱动的可靠性,需要计划各种保护,比如:热保护、欠压保护和避免导通的保护等。然而,在以往的电机驱动器中,几乎难以找到过流保护(OCP)——这些器件对于这一保护而言,只可以靠热保护去照应。

  他介绍,TI有一个专门对于电机做控制算法的实验室Kilby Lab。该实验室致力于将算法做得更完善,把可靠性提上去。在可靠性方面,若选用热保护的话,在温度抵达某一温度(比如150度)时再直接关断,照应或许无法满足实践需要:比如人为的短路,在发热温度查看还来不及保护的时分就会焚毁。过流保护照应时间太长的话,器件也简单被焚毁。其他,电机在起动的刹那间,冲击电流格外大。若在此时实行电流查看的话,器件会实施过流保护。因此,设置一个关断时间,把这个时间疏忽掉,逾越这个时间点今后,再做电流查看,就可以绕开起动时的过流保护。

  TI DRV8电机驱动系列的一个主要特点,就在于它的可靠性。其他,在DRV8系列中集成了MCU,这么,咱们在运用的时分,就不需要在外部再附加单片机;或许,只需要用主处理器和驱动器通讯,“告诉”它走几步或许发一个指令即可。这么便进步了电机驱动的易用性,而无需知道其后台是怎样操作的。对于TI而言,电机驱动的发展方向也便是如此——尽或许做到器件便当操作和易于运用。

  细分和混合衰减方式

  步进电机需要进行细分控制。对于步进电机驱动器而言,可以将细分(1/8细分直到1/256细分)的索引表集成进入。其他,可以通过设置控制字(例如1/8细分驱动),在无细分、1/2细分、1/4细分和1/8细分之间进行选择。

  步进电机每加一个脉冲,便会走一步。当没有脉冲或许是脉冲关断的时分,电流就会降下来,电机就会留步。但是由于电感很大,电流不能突变,这时便可以选用算法来控制电流的衰减速度。李志林谈道,衰减方式可以分为慢衰减方式和快衰减方式。将慢衰减和快衰减方式结合起来(混合衰减方式),便可以根据实践恳求,对留步形成的体系噪声和电机工作的滑润度进行调整。

  步进电机在驱动的时分,电流波形最佳是正弦波,由于这时的谐波分量较低、EMI较小且控制精度也较高。但在细分的时分,会遇到一个疑问:过零点的失真会致使误冲。这时,在驱动器中,可以选用动态的TBLANK(间隔时间),来减小波形过零点的失真;其他,可以选用可调的混合衰减方式(比如先快后慢),来减小di/dt过零时的电感放电失真。

  漏源导通电阻RDS(ON)

  某些电机驱动器傍边集成了MOSFET,这么,其漏源导通电阻(RDS(ON))便抉择了驱动器的发热情况。对于一个5A的电机,一切的电流都将流过它的线圈。若芯片傍边集成了两个H桥,在驱动的时分,就相当于有两个半桥在导通(两个半桥相当于4个MOSFET)。这么,芯片的功耗就等于电流的平方乘以4RDS(ON)。因此,RDS(ON)越低,芯片的发热量便越小。例如,TI的DVR8818便是一款RDS(ON)极低的驱动器件(上管与下管RDS(ON)之和为0.37Ω)。

  步进电机驱动器接口方式

  步进电机驱动器大致有三种接口方式:PWM方式、Phase/Enable方式和Step/Direction方式。PWM方式即选用MCU程序进行控制;Phase/Enable方式即输出由相位(方向)和每个H桥的使能信号控制;Step/Direction方式则是根据脉冲和方向进行控制。

  某些传统的驱动器的电流标准相似,但在实践运用时,接口方式却不相同。接口方式不相同的话,在运用过程中就需要批改软件,由于这两种方式恳求CPU宣告的PWM脉冲的占空比和个数都不相同。这么,若将两种接口方式做成兼容,便可以选用一个管脚,选择是选用Step/Direction方式仍是选用Phase Enable方式,而不必再为其更改软件(例如,DRV8834便是一种Step/Direction方式和Phase Enable方式可选的产品)。

  无传感器BLDC

  有刷电机与直流无刷电机(BLDC)的差异在于是不是具有碳刷。有刷电机通过在转向器上刻上槽,用不相同的炭刷去接触而完结换向。而BLDC则没有炭刷,由于炭刷的存在会影响其机械寿数。其他,有刷电机存在噪音——由于炭刷和不相同的绕组之间存在绝缘点,有刷电机在切换的时分会打火。因此,将有刷电机替换为BLDC将会是一个趋势,一同,其功率也非常高。

  有些BLDC电扇选用霍尔器件来替换传统的换向器。由于霍尔器件需要电源供电,引线的数量将会较多。一同,霍尔器件自身存在运用寿数。因此,在高温文高可靠性的场合不宜选用霍尔器件。其他,霍尔器件体积的束缚也抉择了不行能把它放在其间。这种情况下,若选用无传感器BLDC(即无换向查看的BLDC),应怎样完结换向,就要看硬件的高招了。有很多的算法专门做这种BLDC的驱动,比如选用反电动势查看的办法来完结。

  BLDC电扇的恳求在于:榜首,起动没有疑问。虽然没有相位查看,但在任何情况下都能起动。第二,不能出现反转的或许。这对可靠性的恳求非常地高。TI的DRV10863即是一个双向的BLDC驱动器。通过集成1安培的高/低端MOSFET,这款产品运用起来非常便当。其他,它集成的过流保护,可以便当调度过流保护点。DRV10863选用无传感器BACK EMF控制办法去查看相位,其电流波形接近于正弦波,并选用150度梯形波进行调整。


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